I carboidrati forniscono energia e struttura agli esseri viventi. Sono fatti di carbonio, ossigeno e idrogeno. I monosaccaridi comprendono i carboidrati più semplici, le molecole dei mattoni e contengono singole unità di zucchero. I disaccaridi sono costituiti da due unità di zucchero e i polisaccaridi contengono diverse unità di questo tipo. I monosaccaridi sono rari in natura mentre i polisaccaridi sono prevalenti.
TL; DR (troppo lungo; non letto)
Monosaccaridi e polisaccaridi comprendono carboidrati. I monosaccaridi sono semplici molecole di unità di zucchero, mentre i polisaccaridi sono enormi e collegano migliaia di unità di zucchero. I monosaccaridi forniscono alle cellule energia a breve termine. I polisaccaridi forniscono accumulo di energia a lungo termine e struttura rigida alle pareti cellulari e agli esoscheletri degli animali.
Caratteristiche molecolari di monosaccaridi e polisaccaridi
I monosaccaridi contengono almeno tre atomi di carbonio. Gli esosi, i monosaccaridi più comuni, contengono sei atomi di carbonio. Esempi di esosi includono glucosio, galattosio e fruttosio. Il glucosio rappresenta la principale fonte di energia nella respirazione cellulare, le sue piccole dimensioni gli garantiscono la capacità di entrare nelle membrane cellulari. Il fruttosio funge da zucchero di conservazione. I pentosi contengono cinque atomi di carbonio (come ribosio e desossiribosio) e i triosi contengono tre atomi di carbonio (come la gliceraldeide). I monosaccaridi sono piuttosto piccoli e formano strutture a catena o ad anello. I polisaccaridi, invece, contengono centinaia o addirittura migliaia di monosaccaridi e un alto peso molecolare.
Disponibilità e stoccaggio dell'energia
Mentre i monosaccaridi come il glucosio forniscono energia a breve termine, i polisaccaridi forniscono un accumulo di energia più lungo. Le cellule usano rapidamente i monosaccaridi. Le molecole possono legarsi ai lipidi della membrana cellulare e aiutare nella segnalazione. Ma per una conservazione più lunga, i monosaccaridi devono essere convertiti in disaccaridi o polisaccaridi tramite polimerizzazione per condensazione. I polisaccaridi diventano troppo grandi per attraversare una membrana cellulare, da qui la loro capacità di immagazzinamento. Gli amidi rappresentano i polisaccaridi utilizzati dalle piante e dai loro semi per immagazzinare energia. Gli amidi sono costituiti da polimeri del glucosio, amilosio e amilopectina. I polisaccaridi possono essere scomposti o idrolizzati nella cellula, poiché l'energia è necessaria sotto forma di monosaccaridi. Questo è il modo in cui gli animali usano gli amidi vegetali per produrre glucosio per il metabolismo.
Strutture e funzioni dei polisaccaridi
La cellulosa, il polisaccaride e la molecola organica più abbondanti, può contenere il 50 percento del carbonio mondiale. Il monosaccaride base della cellulosa è il glucosio. Le molecole di cellulosa diritte formano file in una forma stabile tramite i legami idrogeno deboli ma prevalenti tra di loro. Costituita da piante, funghi e alghe, la cellulosa fornisce la struttura rigida delle pareti cellulari delle piante, che proteggono anche dalle malattie. Molti animali non possono digerire la cellulosa, ma quelli che possono utilizzare microrganismi intestinali ed enzimi per il compito. La fermentazione avviene nel colon di altri animali e umani che non possono digerire la cellulosa. Gli animali producono un polisaccaride simile, la chitina, ottenuta da un monosaccaride modificato. La chitina comprende esoscheletri. Sia la cellulosa che la chitina costituiscono unità di accumulo di energia compatte.
Un altro polisaccaride, il glicogeno, può essere scomposto rapidamente dalla sua forma compatta nei suoi costituenti monosaccaridi di glucosio. Gli esseri umani immagazzinano il glicogeno come fonte di energia rapida nel fegato e nei muscoli. Pectine, arabinoxilani, xiloglucani e glucomannani rappresentano polisaccaridi complessi aggiuntivi. I monosaccaridi sono solubili in acqua, ma molti polisaccaridi hanno una scarsa solubilità in acqua. I polisaccaridi possono formare gel, a seconda della loro solubilità. Questo è il motivo per cui vengono spesso utilizzati per addensare gli alimenti.
L'importanza di monosaccaridi e polisaccaridiide
Sia i monosaccaridi che i polisaccaridi forniscono energia. I monosaccaridi producono energia rapidamente per le cellule, mentre i polisaccaridi forniscono uno stoccaggio di energia più lungo e stabilità strutturale. Entrambi sono essenziali per tutti gli esseri viventi come la più grande fonte di cibo ed energia alimentare. I polisaccaridi delle pareti cellulari costituiscono la fibra che gli esseri umani mangiano, mentre i monosaccaridi forniscono la dolcezza negli alimenti. Man mano che gli esseri umani mangiano, la masticazione scompone i polisaccaridi in particelle più piccole che alla fine, attraverso la digestione, producono i semplici monosaccaridi che possono passare nel flusso sanguigno.